Омский государственный технический университет
Кафедра «Авиа- и ракетостроения»
Курсовая работа
Выполнение расчетов по курсу «Гидропривод ЛА»
за II семестр 2005 учебного года
Омск 2005
Задача №1
Вентиляционная труба диаметром 
имеет длину 
. Определить давление 
, которое должен развивать вентилятор, если расход воздуха, подаваемый по трубе, 
. Давление на выходе из трубы равно атмосферному. Местных сопротивлений по пути не имеется. Кинематическая вязкость воздуха при 
, плотность 
, шероховатость внутренней поверхности трубы 
.
Исходные данные: 
.
Найти: .
Решение:
- давление на входе в вентиляционную трубу.
- суммарные потери давления.
– местных сопротивлений по пути не имеется.
- скорость течения.
- потери давления на создание скорости.
- число Рейнольдса. При 
- турбулентный режим течения.
При 
;
– коэффициент трения.
- потери давления на трение.
.
Задача №2
Расход воды в горизонтальной трубе кольцевого сечения, состоящей из двух концентрических труб. Внутренняя труба имеет наружный диаметр , а наружная труба имеет внутренний диаметр 
. Найти потери напора 
на трение на длине трубы . Кинематическая вязкость воды при 
, шероховатость труб 
, плотность 
.
Исходные данные: 
.
Найти: .
Решение:
- потери напора на трение.
- площадь проходного сечения.
.
- эквивалентный диаметр,
где 
- смачиваемый периметр.
. При - турбулентный режим течения.
При 
.
.
- потери давления на трение.
.
Задача №3
Определить потери давления на трение в трубах круглого 
, квадратного 
и треугольного 
(равносторонний треугольник) сечения при равных длине, площади «живого» сечения труб и скоростях движения воды. Длина труб , площадь «живого» сечения 
, средняя скорость движения воды 
. кинематическая вязкость воды при 
, плотность , шероховатость труб 
.
Исходные данные: 
.
Найти: , , .
Решение:
Определим потери давления на трение в трубах круглого 
сечения.
Площадь круглого сечения 
.
. При - турбулентный режим течения.
При 
.
.
Определим потери давления на трение в трубах квадратного сечения.
Площадь квадратного сечения 
,
где 
- сторона квадрата.
.
где 
.
. При - турбулентный режим течения.
При 
.
Определим потери давления на трение в трубах треугольного (равносторонний треугольник)
сечения.
Площадь треугольного сечения 
,
где 
- сторона треугольника.
.
где 
.
. При - турбулентный режим течения.
При 
.
Задача №4
Как изменится расход мазута при подаче его по круглой трубе диаметром , длиной , если потери давления в трубе составляют 
, а температура мазута составляет от 
до 
? Кинематическая вязкость мазута при 
, при 
, плотность 
и изменяется незначительно, шероховатость трубы .
Исходные данные: 
.
Найти: 
.
Решение:
При решении данной задачи не будем брать во внимание потери давления на создание скорости и считаем, что местных сопротивлений по пути не имеется:
и .
Формула расхода имеет вид: 
1) Температура мазута составляет .
Примем: 
.
. При 
- ламинарный режим течения.
.
2) Температура мазута составляет .
Примем: .
. При - турбулентный режим течения.
При 
;
.
;
.
- при повышении температуры расход мазута увеличился.
Задача №5
Определить потери давления 
и
в магистралях гидропередачи (рис. 1), если расходы жидкости: 
и 
, диаметры трубопроводов: 
и 
, длины магистралей: 
и 
, плотность рабочей жидкости , кинематическая вязкость жидкости при 
.
Исходные данные:
.
Найти: ; .
Решение:
- суммарные потери давления.
1) Определим .
- скорость течения.
- потери давления на создание скорости.
. При - ламинарный режим течения.
.
- потери давления на трение.
,
где 
- для угла поворота, равного 
.
.
2) Определим .
.
- потери давления на создание скорости.
. При - ламинарный режим течения.
.
- потери давления на трение.
.
.
Задача №7
Определить потери давления при внезапном расширении трубопровода с до , если скорость воды в подводящем трубопроводе , кинематическая вязкость при 
, плотность 
.
Исходные данные: 
.
Найти: .
Решение:
,
где 
; 
; 
.
Подставляя данные равенства в формулу для , получим:
.
Задача №8
Для ограничения расхода воды в водопроводной линии установлена диафрагма. Избыточное давление в трубе до и после диафрагмы постоянны и равны соответственно 
и 
, диаметр трубы . Определить необходимый диаметр отверстия диафрагмы с таким расчётом, чтобы расход в линии был равен , если плотность воды при .
Исходные данные:
.
Найти: .
Решение:
Формула расхода жидкости через диафрагму:
,
где 
- коэффициент расхода: 
;
- площадь проходного сечения: 
;
- перепад давлений.
Преобразовав, получим:
Задача №6
Определить расходы воды в трубе прямоугольного поперечного сечения 
с отношением сторон 
и в круглой трубе 
при той же площади поперечного сечения , если потери давления в этих трубопроводах одинаковы и равны 
, а длина каждой трубы . Кинематическая вязкость воды при , плотность .
Исходные данные: 
.
Найти: , .
Решение:
Формула расхода имеет вид: .
Определим стороны прямоугольной трубы:
- эквивалентный диаметр,
где 
.
Определим диаметр круглой трубы:
.
Предположим, что режим течения ламинарный. Тогда
, где 
и 
.
Откуда для прямоугольной трубы получаем:
.
. При - ламинарный режим течения. Предположение верно.
.
Для круглой трубы получаем:
.
. При - ламинарный режим течения. Предположение верно.
.
Задача №9
Определить теоретическую 
, полезную 
и приводную 
мощности насоса и крутящий момент 
на его валу при расчётной подаче 
и числе оборотов 
, если давления на выходе насоса 
и на входе 
; объёмный КПД 
и механический КПД 
.
Решение:
.
.
.
.
Задача №10
Определить эффективную мощность 
и эффективный крутящий момент 
на валу гидромашины с указанными в задаче №10 параметрами при работе её в режиме гидромотора.
Решение:
.
.
Задача №11
Рассчитать усилие 
на штоке гидроцилиндра и скорость 
его перемещения при дроссельном регулировании. Сечение регулирующего дросселя 
; давление в напорной магистрали 
(объёмные и механические потери и давление в сливной магистрали не учитывать); рабочая площадь поршня 
; коэффициент расхода дросселя 
; плотность жидкости 
.
Исходные данные: 
.
Найти: , .
Решение:
Полагаем, что давление слива мало:
.
Задача №12
Рассчитать мощность 
, подводимую к гидроцилиндру потоком жидкости с параметрами: нагрузка на штоке 
, скорость поршня 
, рабочая площадь поршня 
, сила трения в подвижных сочленениях 
, коэффициент перетечек через уплотнение поршня 
.
Решение:
;
;
Запишем условие равновесия поршня:
.
Отсюда 
;
;
;
;
.
Задача №22
Определить давление на входе в силовой цилиндр. Нагрузка на штоке 
, скорость поршня 
, диаметры поршня 
, штока 
, трубопровода 
, длина трубопровода 
. Плотность жидкости , вязкость 
.
Решение:
- давление на выходе силового цилиндра.
-атмосферное давление.
,
где 
;
. При - ламинарный режим течения.
.
Отсюда 
.
Запишем условие равновесия поршня:
.
Отсюда 
.
Задача №23
Определить нагрузку на штоке и скорость поршня силового гидроцилиндра при перемещении его вверх, если диаметры поршня 
, штока 
, трубопровода , длина трубопровода 
. Давление на входе в гидроцилиндр 
, производительность насоса 
. Плотность рабочей жидкости 
, вязкость 
.
Решение:
.
.
. При - ламинарный режим течения.
.
.
.
Запишем условие равновесия поршня:
.
Отсюда
Задача №24
Определить давление, создаваемое насосом 
, и скорость поршня 
, если длина трубопроводов до и после гидроцилиндра равна 
, их диаметры 
, диаметры поршня 
, штока 
, нагрузка на штоке 
, подача насоса 
, плотность рабочей жидкости , вязкость 
.
Решение:
;
Давление в гидроцилиндре:
.
Уравнение расходов:
.
Потери давления в трубопроводах:
;
. При - ламинарный режим течения.
.
.
.
.
.
Задача №25
Определить скорость поршня и минимально допустимый диаметр 
дроссельной шайбы в напорной линии гидропривода, обеспечивающий перемещение поршня гидроцилиндра без кавитации. Растягивающая нагрузка на штоке 
, давление насоса , слива 
, насыщенных паров жидкости 
, диаметры дроссельной шайбы на сливе 
, поршня 
, штока 
, плотность рабочей жидкости , коэффициент расхода дроссельных шайб 
.
Решение:
Условие работы без кавитации:
;
;
;
;
.
.
Расход через второй дроссель равен:
.
.
.
.
.
Задача №26
Пренебрегая гидравлическими потерями в трубопроводах, определить давление за насосом и скорость перемещения поршня . Нагрузка на штоке 
, диаметр поршня , плотность рабочей жидкости , коэффициент расхода дроссельной шайбы 
, площадь проходного сечения дросселя 
, подача насоса 
.
Решение:
Уравнение давлений:
.
.
.
Уравнение расходов:
.
.
.
Скорость поршня:
.
.
Задача №27
Определить давление за насосом и диаметр дросселя 
для перемещения поршня со скоростью 
. Нагрузка на штоке 
, диаметры поршня 
, штока 
, трубопроводов 
, длины трубопроводов до и после гидроцилиндра 
и 
, плотность рабочей жидкости 
, вязкость , коэффициент расхода дроссельной шайбы 
, подача насоса 
.
Решение:
;
;
Уравнение расходов:
.
.
Из условий равенства расходов найдём:
и 
;
;
. При - ламинарный режим течения.
.
.
.
.
Находим давление насоса:
.
.
.
.
.
Задача №28
Определить давление на входе в гидроцилиндр для перемещения поршня вправо со скоростью 
. Нагрузка на штоке 
, диаметры поршня , штока 
, дросселя 
, плотность рабочей жидкости , коэффициент местного сопротивления дроссельной шайбы 
. Другими местными сопротивлениями и потерей давления на трение по длине трубопроводов пренебречь.
Решение:
Уравнение давлений:
;
;
Из условия равенства расходов имеем:
;
Тогда:
;
Давление, создаваемое насосом:
.
Задача №29
Определить коэффициент местного сопротивления дроссельной шайбы 
, пренебрегая другими местными сопротивлениями, для перемещения поршня вправо со скоростью . Нагрузка на штоке 
, диаметры поршня 
, штока , дросселя 
, трубопроводов 
, длины трубопроводов до и после гидроцилиндра 
и 
, плотность рабочей жидкости , вязкость 
, давление на входе в гидроцилиндр 
.
Решение:
Уравнения давлений:
;
.
.
Из условий равенства расходов найдём:
и ;
;
.
. При - ламинарный режим течения.
.
.
.
.
.
.
.
